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1 # 一隻帕尼
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2 # 豬是這麼死的
更高維我認為是我們當前瞭解不了的東西,現在的人類最多隻能猜測四維,更高的維度也許跟我們想象的完全不同,就像一個生活在二維的生物最多能理解二維,個別特殊存在能猜測三維,我們人類現在能理解三維,所以能猜測四維,但四維真實情況到底怎樣,我們還只是猜測,距離真正理解還有非常大差距,比四維更高的維度僅僅靠一個不理解的四維就推測出來那是不可能的,也許會越推測越偏離實際,說不定整個宇宙就只有四維,要知道我們所瞭解的更高維度僅僅是數學上的猜測,物理上存不存在誰也不知道,現在我們需要做的是先把四維完全理解透,這樣才能向下一維度進軍,沒理解四維就思考五維只是徒增煩惱而已。
傳統看來宇宙是3個空間維加上1個時間維。
3個空間維就是上下、左右、前後,1個時間維就是時間。
宇宙間在任何時間地點發生的事,都可以用這4個維度來確定。隨著弦理論的發展,科學家們逐漸發現,宇宙好像不是隻有4維,而是有11維,應該是10個空間維度,加上1個時間維度。只是有些維度蜷曲起來了,我們感受不到。
舉個例子。假如在花園裡有一根長長的水管,這水管無限薄,很細,上面有一隻螞蟻在爬。如果我們離得遠一點,這水管在我們看來就好像是一維的,就是一根線。如果我們要描述螞蟻的位置,那隻需要一個維度就行了,就是它離水管的起點有多遠。但如果我們湊近了看,就會發現,其實這個水管還是有粗細的,螞蟻不光可以順著水管的方向爬,它也可以在水管上轉圈。轉圈的那個方向,也是一個維度。所以,如果要精準描述螞蟻的位置的話,我就需要知道兩個維度,一個是長長的那一維,一個是繞成圈的那一維。
在弦理論看來,我們的宇宙也跟這根水管差不多。我們感受到的那3個空間維,是展開的,就相當於水管上的長長的那個維度。剩下的維度,就好像是水管上繞成圈的那一維,蜷曲起來了,而且蜷曲得特別小,可能只有普朗克長度那麼點大,所以我們注意不到,但這不代表這些維度不存在。所以我們的宇宙,是有1個時間維,3個展開的空間維,還有7個蜷曲起來的空間維,一共是11維。
那你可能會問,照這麼說,我也可以說宇宙有100維1000維,反正我們也看不到,科學家憑什麼說它們存在呢?而且就算這些維度存在,但它們蜷曲得那麼小,又有什麼意義呢?之前說過,在弦理論看來,粒子是由弦的振動產生的,弦的不同振動方式,就會產生不同的粒子。那些蜷曲起來的維度雖然很小,但它會影響空間的結構,也就會影響絃的振動,因為弦也是普朗克尺度的大小。有10個空間維,就意味著弦可以在10個方向上獨立振動,弦的振動模式會影響粒子的質量和電荷,從而影響我們的宇宙。
再來看看黑洞。如果我們用弦理論來看黑洞的話,會發現更多匪夷所思的情況。在一般人的想象中,黑洞和基本粒子,是完全沒有聯絡的兩種物體,黑洞是質量極大的巨無霸天體,粒子是質量極小的小不點,但有物理學家提出,黑洞和基本粒子有很相似的特徵,就像粒子一樣,如果任何兩個黑洞有相同的質量、力荷和自轉,那它們就是完全相同的,這跟基本粒子是一樣的。所以有科學家提出了一個猜想:說黑洞本來就是一個巨大的基本粒子。但如果要研究這個問題,就會碰上質量極大、尺度極小的問題,要面臨量子力學和廣義相對論的衝突,所以一直沒有進展。而隨著弦理論的發展,科學家們真的在黑洞和基本粒子間建立起了一個無懈可擊的聯絡,發現黑洞和基本粒子就好像是冰和水一樣,是同一種物質的不同存在方式。
當然了,黑洞還有很多未解之謎,從弦理論的視角來看,這些謎題也可能存在著非常神奇的解釋。比如包括霍金在內的科學家曾經都認定,所有的物質和資訊,一旦掉進了黑洞,就永遠地消失了。但後來霍金承認,根據弦理論對黑洞的最新認識,這些資訊有可能儲藏在黑洞的某種特殊的高維膜裡,還可以從那裡被還原。不過這些都還只是猜想,沒有定論。
如果我們把弦理論用在宇宙大爆炸的研究中,也可以得到很多新鮮的結論。比如宇宙在大爆炸初始時是什麼狀態,為什麼剛好是三個維度延伸開來了等等。當然了,這些問題極其複雜,而且也還在研究當中,沒有定論,這裡就不展開講了。
剛才講的就是最後一個問題,弦理論可能會推翻我們的哪些認知?在弦理論看來,我們宇宙的空間不是3維的,而是10維的,只是其中的3個維度展開了,而另外的維度是蜷曲的,但這些維度都會影響絃的運動。此外,弦理論還在黑洞和基本粒子之間建立了聯絡,也推動了科學家們對於黑洞和宇宙大爆炸的其他研究。總之,弦理論會讓人類對宇宙的認識產生重大變化。
參考:
[1]高維空間_百度百科
[2]豪斯多夫維數
[3]超正方體_百度百科
[4]超弦理論